В таких местах вода, нагретая от контакта с горячими породами мантии Земли, течет в нижнюю часть океана, проходя через минералы, которые сами осаждаются при взаимодействии этой горячей воды с холодной морской водой. Минералы часто включают сульфиды металлов, такие как сульфид железа, также известный как пирит или золото дурака. По мере осаждения эти минеральные осадки начинают образовывать каналы для горячей вытяжной воды, а поскольку металлсодержащие минералы электропроводны, а состав вытяжной воды и океанской воды отличается, создается электрический градиент – что-то вроде естественная батарея – электрический ток течет из вытяжной воды через минералы в океан.
Группа ученых под руководством Токийского технологического института / Института наук о Земле (ELSI) с помощью тщательных лабораторных экспериментов показала, что этот ток может восстанавливать минералы сульфидов металлов до самородных металлов и смешанных конгломератов сульфидов металлов / металлов, которые, в свою очередь, могут уменьшить и катализируют восстановление различных органических соединений.
Команда под руководством Норио Китадаи, аффилированного ученого Токийского технологического института / Института наук о Земле (ELSI), а также ученого из Японского агентства по морским наукам и технологиям Земли (JAMSTEC), произвела набор электрохимических реакции в лаборатории, которые предположительно возникли в среде гидротермальных источников на раннем этапе океанического дна. Они продемонстрировали, что сульфиды металлов, включая сульфиды железа, меди, свинца и серебра (некоторые из которых являются обычными составляющими минералами в условиях гидротермальных источников), были преобразованы в самородные металлы путем электровосстановления.
Также в процессе были получены комплексы сульфида металла и восстановленного металла. Было также обнаружено, что эти комплексы способствуют нескольким органическим химическим реакциям, необходимым в современной жизни. По мнению авторов, металлы и сульфиды металлов служили восстановителями и катализаторами этих реакций.
Это исследование определяет новый механизм создания органических соединений за счет выработки гидротермальной электроэнергии в гидротермальных флюидах. Интересным выводом из этой работы является то, что, поскольку электрический ток, по-видимому, повсеместно генерируется в глубоководных гидротермальных источниках на Земле, везде, где такие гидротермальные процессы происходят по всему космосу, также следует способствовать развитию такого рода химии. Действительно, недавние астрономические и космические наблюдения предполагают, что на спутниках Сатурна и Юпитера (Энцелад и Европа) может быть сильная гидротермальная активность, а гидротермальная активность, вероятно, была обычным явлением на раннем Марсе.
Ожидается, что дальнейшие исследования влияния различных металлов и электрических градиентов откроют гораздо больше информации об условиях окружающей среды, которые могут способствовать химии пребиотиков. В конечном итоге это может привести к лучшему пониманию универсальности и сходства жизни во Вселенной.